JavaScript实现LRU缓存机制：用Map和双向链表维护缓存对象的最新访问顺序

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2024-02-11 07:42:06

LRU 缓存机制：提升性能的秘密武器

什么是 LRU 缓存？

LRU（最近最少使用）缓存是一种高效的缓存机制，它通过跟踪每个缓存项目的最近使用时间来优化缓存性能。它假定最近使用的项目将来更有可能被再次使用，因此将它们保留在缓存中，同时淘汰较长时间未使用的项目。

LRU 缓存的工作原理

LRU 缓存由一个有序列表表示，其中最近使用的项目位于列表的末尾，最不常用的项目位于列表的开头。当新项目被添加到缓存时，它被放置在列表的末尾。

当缓存已满并且需要添加新项目时，LRU 算法会从列表的开头删除最不常用的项目，为新项目腾出空间。通过这种方式，LRU 缓存可以保持最新的使用模式，从而提升性能。

LRU 缓存的 JavaScript 实现

缓存类

class LRUCache {
  constructor(capacity) {
    this.capacity = capacity;
    this.cache = new Map();
    this.head = new Node();
    this.tail = new Node();
    this.head.next = this.tail;
    this.tail.prev = this.head;
  }
}

节点类

class Node {
  constructor(key, value) {
    this.key = key;
    this.value = value;
    this.prev = null;
    this.next = null;
  }
}

添加项目

set(key, value) {
  // 检查缓存是否已满
  if (this.cache.size >= this.capacity) {
    // 删除最不常用的项目
    this.removeOldest();
  }

  // 创建一个新的节点
  const node = new Node(key, value);

  // 将节点添加到列表的末尾
  this.addToTail(node);

  // 将key-value对添加到Map对象中
  this.cache.set(key, node);
}

获取项目

get(key) {
  // 从Map对象中获取节点
  const node = this.cache.get(key);

  // 如果节点不存在，则返回null
  if (!node) {
    return null;
  }

  // 将节点移动到列表的末尾
  this.moveToTail(node);

  // 返回节点的value值
  return node.value;
}

删除项目

remove(key) {
  // 从Map对象中删除节点
  const node = this.cache.get(key);

  // 如果节点不存在，则直接返回
  if (!node) {
    return;
  }

  // 从列表中删除节点
  this.removeNode(node);

  // 从Map对象中删除key-value对
  this.cache.delete(key);
}